Effect of super absorbent polymer, manure and potassium on some physiological and morphological characteristics of pumpkin (Cucurbita pepo) on drought steress

مقدمه 

یکی از گیاهان دارویی ارزشمند در صنایع داروسازی برخی از کشورهای توسعه یافته، گیاه کدوی تخم کاغذی است که از 2000 سال قبل از میلاد مسیح در پرو زراعت می گردید و بطور قطع موطن آن آمریکای لاتین می باشد (Wagner, 2000). در سالهای اخیر این گیاه وارد فلور گیاهی ایران شده و کشت آن در نقاط مختلف در حال توسعه می باشد. دانه های این گیاه حاوی روغن، اسیدهای چرب، فیتوسترول و ویتامین های E و A و کارتنوئیدها می باشد که جهت معالجه تورم پروستات، سوزش مجاری ادراری و غیره بصورت دارو استفاده می شود (Thallon,2000). تنش خشکی مهمترین عاملی است که در بیشتر مراحل رشد گیاهان زراعی در مناطق خشک و نیمه خشک با ایجاد محدودیت در رشد، دستیابی به عملکرد بالا را دشوار می سازد و کاهش رشد در اثر کم آبی به مراتب بیشتر از سایر تنش های محیطی است Liu, Zhana and Liu, 2005)). عمده قسمتهای ایران با کمبود آب مواجه اند و کمبود آب شیرین عامل محدود کننده اصلی برای بدست آوردن عملکردهای بالاتر به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک مرکز، جنوب و جنوب شرق ایران است Arji, 2003)) .لذا با مدیریت صحیح آب و خاک و استفاده از فنون پیشرفته می توان از بارندگی های پراکنده و سایر منابع محدود آب در امر حفظ و ذخیره آب استفاده کرد. در این رابطه در مناطق خشک اقدامات مختلفی انجام می گیرد (Kabiri, 2002). لذا بایستی برنامه ای تهیه شود تا از کلیه روشهای صرفه جویی در آب مصرفی استفاده بهینه بعمل آید. بنابراین با کاربرد مواد افزودنی، مانند پلیمرهای سوپر جاذب آب و استفاده از کودهای دامی، کمپوست و غیره می توان ضریب بهره وری آب کشاورزی را افزایش داد (Montazer, 2008). پلیمرهای سوپر جاذب قادرند مقادیر زیادی آب حاصل از بارندگی و یا آب آبیاری را جذب کرده و از نفوذ عمقی آن جلوگیری کنند و در شرایط خشک مجددا در اختیار گیاه قرار دهند. (Prinazpoor, habibi and rooshan, 2008). استفاده از سوپر جاذب قادر به جذب متنابهی از آب می باشد و قادر است موجب تقلیل تنش ناشی از کمبود آب شود. این مواد حدود 400 برابر وزن خود قادر به جذب آب هستند که می توانند در مواقع کم آبی به راحتی آب ذخیره شده را در اختیار گیاه قرار داده و از تنش های وارده و تقلیل عملکرد تا حدود زیادی جلوگیری نمایند Allah Dadi , 2002)). پتاسیم نقش مهمی از طریق تنظیم روزنه ها و تعادل یونی در درون سیستم گیاهی در کاهش تنش های حاصل از کم آبی ایفا می کند، بنابراین لازم است به مصرف کودهای پتاسیمی توجهی ویژه مبذول گردد Molodi, 2005)). استفاده از کودهای آلی به عنوان عاملی که سبب بهبود ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک می شود، می تواند یکی از راهکارهای کاهش شدت تنش خشکی باشد. اضافه کردن کود دامی به خاک باعث افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاک و هم چنین افزایش مقدار آب قابل دسترس برای گیاه می شود (Covarrubias, Ayala, Reyes, Hernandez and Garciarrubio, 1995). با توجه به ارزش دارویی گیاه کدوی پوست کاغذی و کمبود آب در اکثر مناطق کشور ایران، این تحقیق به منظور بررسی اثرات پلی مر سوپر جاذب، پتاسیم و کود دامی بر برخی ویژگی های مورفولوژیک و فیزیولوژیک کدوی پوست کاغذی و مقاومت به تنش خشکی اجرا گردید.

مواد و روشها

این تحقیق فروردین ماه 91 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه زابل واقع در جوار سد سیستان و آزمایش بصورت کرت های خرد شده در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با 3 تکرار اجرا شد. آب و هوای منطقه بر اساس طبقه‌بندی کوپن در اقلیم خشک بسیار گرم، با تابستان‌های گرم و خشک و بر اساس طبقه‌بندی آمبرژه جزء مناطق بیابانی معتدل طبقه‌بندی می‌شود. نتایج تجزیه فیزیکی و شیمیایی خاک در جدول (1) آمده است. طرح آزمایشی این مطالعه به صورت کرت های خرد شده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با 3 تکرار بود. پلات های اصلی سه سطح آبیاری شامل: 1) آبیاری 5 روز (شاهد) 2) آبیاری 8 روز (تنش ملایم) 3) آبیاری 11 روز (تنش شدید) بود که بصورت دور آبیاری اجرا شد. پلات های فرعی شامل: شاهد ( عدم استفاده از کود آلی و شیمیایی و پلیمر سوپر جاذب)، پتاسیم  (k₂so₄) به میزان 100 کیلو گرم در هکتار، پلیمرسوپرجاذب به میزان 300 کیلوگرم در هکتار، کود دامی به میزان 40 تن در هکتار در نظر گرفته شد. دور آبیاری بر اساس عرف منطقه که هر 5 روز یکبار بود مد نظر قرار گرفت. همچنین میزان مصرف سوپرجاذب براساس توصیه شرکت تولیدکننده و میزان مصرف کودها براساس مطالعات پیشین و انتخاب بهترین میزان مؤثر بر عملکرد بوده است. از دلایل انتخاب سوپرجاذب و کودها، نقششان در تعدیل تنش خشکی به علت دارا بودن پتاسیم در ترکیب آن ها می باشد. کاشت به روش جوی پشته ای و اعمال تنش پس از مرحله دو برگی شدن گیاه صورت گرفت. به منظور اندازه گیری وزن تر و خشک ریشه ها، در زمان انجام تیمارهای آبیاری و در مرحله 4 برگی گیاه از ریشه ی آن نمونه برداری و با استفاده از ترازوی دیجیتال اندازه گیری انجام شد. جهت اندازه گیری وزن خشک ریشه ها با گذاشتن نمونه ها در آون 70 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت مجدداً مورد سنجش قرار گرفتند. (Quan, Feng, Zhang and Hai, 2003). جهت اندازه گیری میزان کلروفیل a و b و کارتنوئید در نمونه های برگ بر مبنای روش طیف سنجی و با استفاده از دستگاه اسپکتوفتومتر محاسبه شد (Dere, Gunes, and Sivci, 1998). برای این منظور نمونه های دایره ای شکل به قطر تقریبی 5/0 سانتی متر از برگهای کاملا توسعه یافته و جوان هر کرت در مرحله پایان گلدهی تهیه، بعد از قرار دادن نمونه ها در یخچال صحرایی به سرعت به آزمایشگاه منتقل شدند. هر یک از نمونه ها (مقدار یک گرم برگ) در هاون تمیزی ریخته،  و در 20 میلی لیتر  استون 80% قرار داده شدند. پس از له کردن بافت آن به مدت 24 ساعت در یخچال نگهداری تا سطوح آن جدا شده و بعد بوسیله دستگاه سانتریفوژ به مدت 5 دقیقه با 5000 دور سانتریفوژ و از بخش رویی (قسمت شناور) نمونه برداری و به دستگاه اسپکتروفتومتر منتقل و عدد جذب در طول موجهای660  و 5/642 قرائت شد (Tabatabai, 2009).

غلظت کلروفیل کل= 12/7(A₆₆₀)+ 8/16(A₆₄₂)×V/1000W

aغلظت کلروفیل= 93/9(A₆₆₀)- 77/0(A₆₄₂)×V/1000W

bغلظت کلروفیل= 6/17(A₆₄₂)- 81/2(A₆₆₀)×V/1000W

227/(mgchl.b)104-(mgchl.a)27/3-(₄₇₀A)100=غلظت کارتنوئید

میزان فلورسانس کلروفیل نیز با استفاده از دستگاه قابل حمل فلوریمترPEA (Hansatech Ltd., UK) انجام گرفت. برای اندازه گیری رطوبت نسبی برگ از جوانترین برگهای کامل شده گیاه ای تهیه و وزن شد تا وزن تازه برگ بدست آمد. آنگاه نمونه برگی به مدت 4 ساعت در درجه حرارت اتاق (تقریبا 20 درجه سانتیگراد) در داخل آب مقطر قرار گرفت تا به حالت اشباع رسید سپس نمونه را پس از خشک کردن با کاغذ صافی مجددا وزن شد و وزن اشباع نمونه یاد داشت شد. در نهایت نمونه به مدت 24 ساعت در دمای 70 درجه سانتی گراد در آون خشک شد و وزن خشک آن بدست آمد. سپس میزان رطوبت نسبی برگ براساس معادله شونفلد و همکاران (Schonfeld, Johnson, Carver and Morhinweg, 1988) به روش زیر محاسبه گردید:   

 ×100 RWC%=FW-DW/TW-DW (که در آن FW، وزن تر برگ، DW، وزن خشک برگ و TW، وزن آماس برگ می باشد).

تجزیه و تحلیل داده ها با استفاده از نرم افزارهای آماری SAS و مقایسه میانگین ها با استفاده از آزمون چند دامنه دانکن در سطح احتمال 5 درصد صورت گرفت و برای رسم نمودارها از نرم افزارExcel استفاده شد.

نتایج و بحث

نتایج تجزیه واریانس صفات مختلف در جدول شماره 2 نشان داده شده است. میزان رطوبت نسبی برگ تحت تأثیر تیمارهای کودی و برهمکنش دور آبیاری و کود در سطح 1 درصد معنی دار شد، اما دور آبیاری تأثیر معنی داری بر درصد رطوبت نسبی برگ نداشت. کاهش محتوای رطوبت نسبی برگ در اثر تنش خشکی، دارای همبستگی مثبت و بالایی با محتوای رطوبتی خاک می باشد (نوتیال و همکاران، 2002). کود دامی و پلیمر سوپر جاذب بیشترین تأثیر را در میزان رطوبت نسبی برگ نسبت به تیمار کود پتاسیم و شاهد نشان دادند (جدول3). باتوجه به شکل 1 مشخص شد، در هر سه سطح آبیاری تیمار پلیمر سوپر جاذب نسبت به سایر تیمارهای کودی درصد رطوبت نسبی برگ بیشتری را نشان داد و پس از آن تیمار کود دامی درصد رطوبت نسبی برگ بیشتری را در شرایط خشکی نشان دادند. نتایج آزمایش نشان داد، کاربرد پلیمر سوپر جاذب سبب افزایش میزان نگهداری آب موجود در خاک و به تبع آن افزایش درصد رطوبت نسبی برگ و شادابی گیاه در شرایط خشکی شد و به مراتب نسبت به کود دامی و پتاسیم تأثیر بیشتری در افزایش درصد رطوبت نسبی برگ گیاه کدوی پوست کاغذی داشت. که با نتایج اسماعیلی منزه و همکاران (Ismaili Monazah, Omidi, and Bostani, 2011) در گلرنگ مطابقت دارد.افزایش محتوای نسبی آب برگ با کاربرد سوپرجاذب را می توان به نقش مثبت این پلیمرها در جذب بیشتر آب نسبت داد (Yang, Chen, and Sanico, 2011).

نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده ها نشان می دهد دور آبیاری و بر همکنش دور آبیاری و تیمارهای کودی بر تعداد شاخه فرعی معنی دار نبود، اما اثر تیمارهای کودی تأثیر بسیار معنی داری بر تعداد شاخه فرعی داشت. (جدول2). روند داده ها نشان می دهند که با افزایش شدت تنش از تعداد شاخه فرعی کاسته شد و کمترین آن در دور آبیاری 11 روز مشاهده شد. در بین تیمارهای کودی کاربرد سوپر جاذب بیشترین تأثیر را بر تعداد شاخه فرعی گذاشت و سوپر جاذب در فراهمی آب قابل دسترس برای گیاه بیشترین تأثیر را داشت و در نتیجه تعداد شاخه فرعی در بوته افزایش یافت. که با نتایج تحقیق جهان و همکاران (Jahan, Ghalae noie, Khamoshi and Amiri,  2012) در بررسی ویژگی های اگرواکولوژیکی ریحان (OcimumbasilicumL.) تحت تأثیر کاربرد سوپرجاذب رطوبت، اسیدهیومیک و دورهای آبیاری همخوانی دارد. تهامی و همکاران ( Moghaddam,  and Thamy Zarandi, Rezvan Jahan2010) تأثیر کاربرد انواع کودهای دامی (گوسفندی، گاوی و مرغی)  بر افزایش ساقه فرعی در بوته ریحان را گزارش کردند. نتایج حاکی از آن بود که تیمارهای کودی و برهمکنش دور آبیاری و تیمارهای کودی اختلاف بسیار معنی داری را بر وزن تر و خشک ریشه داشتند. اما دورهای مختلف آبیاری اختلاف معنی داری را نسبت به تیمار شاهد نشان نداد. همچنین مقایسه میانگین ها نشان داد پلیمرسوپرجاذب تأثیر بیشتری در بین تیمارهای به کار رفته نسبت به تیمار شاهد بر وزن تر و وزن خشک ریشه داشت (شکل2 و شکل 3). برهمکنش دور آبیاری و تیمارهای کودی نشان داد در هر سه دور آبیاری پلیمر سوپر جاذب بیشترین وزن تر ریشه را نسبت به سایر تیمارها نشان داد و کمترین آن مربوط به تیمار شاهد بود. تیمار پلیمر سوپر جاذب در دور آبیاری 11 روز (تنش شدید) با تیمار کود دامی در دور آبیاری 8 روز (تنش ملایم) هر دو در یک گروه مشابه قرار گرفتند و این نشان دهنده برتری پلیمر سوپر جاذب نسبت به کود دامی در تنش شدیدتر داشت (شکل2). نتایج بدست آمده مغایر با نتایج شیخ مرادی (1389) بود. با توجه به پژوهشهای انجام شده سوپر جاذبها می توانند سبب افزایش وزن تر ریشه در گیاهانی مانند گوجه فرنگی و خربزه شوند که در سال 1980 در دانشگاه کوچی ژاپن با کاربرد ماده اصلاحی در خاک، وزن ریشه گیاه گوجه فرنگی افزایش نشان داد (Ganji khoram del, 2003).  اما در مورد وزن خشک ریشه نیز پلیمر سوپر جاذب در هر سه سطح تنش واکنش بهتری نسبت به سایر تیمارها نشان داد (شکل3). حسندخت و مستوری Hsndkht and Mastori, 2006)) بیان داشتند پلیمر سوپر جاذب باعث افزایش وزن تر و خشک ریشه خیار شد، اما این تفاوت از نظر آماری معنی دار نبود.بطور کلی به نظر می رسد پلیمرهای آبدوست نظیر سوپر جاذب از طریق افزایش رطوبت خاک و بهبود ساختمان خاک و تأمین به موقع عناصر مورد نیاز گیاه در طی فصل رشد، می توانند شرایط بهینه ای را برای افزایش وزن گیاه فراهم آوردند (Polat, Karaca, Demirand, and Nacionus, 2004). هیچکدام از تیمارهای کودی و پلیمر سوپر جاذب و همچنین سطوح آبیاری تأثیر معنی داری بر میزان فلورسانس کلروفیل برگ گیاه کدوی پوست تخمه کاغذی نداشتند (جدول2) که با نتایج شانگان و همکاران (Shangguan, and Dyckmans, 2000) مطابقت دارد. تیمارهای کودی و پلیمر سوپر جاذب اثر بسیار معنی داری بر میزان کلروفیل a، b، داشت. اثر دور آبیاری بر میزان کلروفیل تأثیر معنی داری نشان نداد (جدول2)، که با نتایج  شیخ مرادی و همکاران (Shikh moradi, Arji, Esmaili and Abdosi, 2008) مغایرت دارد. بین تیمارهای مذکور با کاربرد پلیمر سوپر جاذب بیشترین میزان کلروفیل a را شاهد بودیم و پس از آن تحت تأثیر تیمارهای کود دامی و پتاسیم به ترتیب بیشترین مقدار کلروفیل برگ نسبت به شاهد مشاهده شد (جدول3).

مقدار کلروفیل و رنگدانه های فتوسنتزی از مهمترین عوامل مؤثر در ظرفیت فتوسنتزی گیاهان هستند زیرا به طور مستقیم بر سرعت و میزان فتوسنتز تاثیر گذار هستند. میزان کلروفیل در برگ نشان دهنده شادابی و سرسبزی می باشد و میزان آن ارتباط مستقیمی با میزان جذب آب و انجام فتوسنتز در برگ دارد. نتایج این پژوهش نشان از کاربرد مفید پلیمر سوپرجاذب در برابر سایر تیمارهای کودی و اثر مثبت آن می باشد. با افزایش میزان سوپرجاذب رنگ (سرسبزی) افزایش و سپس ثابت می ماند، به سبب اینکه سوپرجاذب به عنوان یک ماده جذب کننده آب و سایر محلولها عمل می کند در جلوگیری از شستشوی ازت از اطراف ریشه گیاه اثر مثبت داشته و وجود ازت باعث افزایش رنگ در سطوح مختلف گشته است (Mosaviniya and Atapoor, 2005). اعلامی و همکاران (Alami, Tehrani Far, Davari Negad and Slah Varzi, 2010) عنوان نمودند که مصرف سوپر جاذب در شرایط تنش خشکی سبب افزایش محتوای کلروفیل در چچم (Lolium temulentum) شد. پورموسوی و همکاران (Poor Mousavi, Galavi, Daneshian, Ghanbari and Bsyrany, 2007 ) نیز تحت تأثیر کود دامی بیشترین مقدار کلروفیل a  در برگ سویا را گزارش کردند. فنایی و همکاران (Fanaei, Galavi, Kafi, Ghanbari and Shirani Rad, 2010) با مصرف کود پتاسیم در زمان تنش خشکی افزایش محتوی رنگیزه های کلروفیلی در دو گونه کلزا و خردل هندی را گزارش کردند، همچنین بیان داشتند با افزایش کاربرد پتاسیم میزان کلروفیلa  و b و کلروفیل کل افزایش یافت و بیشترین مقدار در مرحله گلدهی حاصل شد. توحیدی و همکاران (Tohidi et al., 2009) با کاربرد پلیمر سوپر جاذب افزایش محتوای کلروفیل برگ کلزا را گزارش کردند. نتایج تجزیه واریانس نشان داد، دور آبیاری اثر معنی داری در سطح 5 درصد بر میزان کارتنوئید داشت و تیمارهای کودی و پلیمر سوپر جاذب اثر بسیار معنی داری (در سطح 1 درصد) بر میزان کارتنوئید نشان داد، اما بر همکنش دور آبیاری و تیمارهای کودی و پلیمر سوپر جاذب تأثیر معنی داری نداشت (جدول2). میزان کارتنوئیدها با افزایش دور آبیاری و شدت تنش خشکی کاهش یافت و مشخص شد خشکی شدید می تواند کارتنوئیدها را تخریب کند و باعث کاهش معنی دار نسبت شاهد (دور 5 روز آبیاری) و تنش های ملایم و شدیدتر گردید (جدول3). بیشترین میزان کارتنوئید با کاربرد کود دامی و پلیمر سوپر جاذب حاصل شد. مون و همکاران Munne-Bosch and Alegre, 2000)) در مطالعه روی گیاه رزماری بیان کردند کارتنوئیدها مشابه کلروفیل در طول خشکی کاهش یافت.

نتیجه گیری کلی

با توجه به نتایج بدست آمده در این تحقیق می توان بیان کرد هر چند کاهش میزان آب مصرفی و به تبع آن بروز تنش خشکی بر خصوصیات فیزیولوژیکی گیاه تأثیر منفی می گذارد اما با مصرف کود، بخصوص کود دامی  و مواد اصلاحی خاک نظیر پلیمر سوپر جاذب (در بالاترین سطح تنش)، می توان تا حدی از بروز اثرات سوء تنش خشکی را کاهش داد. در بین دو نوع کود (کود دامی و پتاسیم) و پلیمر سوپر جاذب، بیشترین تأثیر مثبت را در دورهای مختلف آبیاری و شدت تنش خشکی بر ویژگی های فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی گیاه کدوی پوست کاغذی، پلیمر سوپر جاذب داشت. با توجه به برتری پلیمر سوپر جاذب در برابر سایر موارد، مصرف پلیمر سوپرجاذب، در توسعه کشاورزی و افزایش سطح زیرکشت گیاهان زراعی در مناطق خشک و نیمه خشک بسیار مفید است. همچنین با توجه به پایداری چندین ساله پلیمر در خاک توصیه می شود در شرایط کمبود آب برای افزایش عملکرد یا ثبات عملکرد در گیاه از این پلیمر جاذب رطوبت استفاده گردد.

منابع مورد استفاده